Gravet brøndRediger
Igennem de seneste århundreder var alle kunstige brønde pumpløse håndgravede brønde af varierende grad af raffinement, og de er fortsat en meget vigtig kilde til drikkevand i nogle landdistrikter i udviklingsområder, hvor de i dag rutinemæssigt graves og anvendes. Deres uundværlighed har givet anledning til en række litterære henvisninger, både bogstavelige og figurative, til dem, herunder henvisningen til hændelsen med Jesus, der mødte en kvinde ved Jakobs brønd (Johannes 4:6) i Bibelen og børnerimmet “Ding Dong Bell” om en kat i en brønd.
Håndgravede brønde er udgravninger med en diameter, der er stor nok til at rumme en eller flere personer med skovle, der graver ned til under grundvandsspejlet. Udgravningen er afstivet horisontalt for at undgå jordskred eller erosion, der kan bringe de gravende personer i fare. De kan være beklædt med sten eller mursten; ved at forlænge denne beklædning opad over jordoverfladen for at danne en mur omkring brønden reduceres både forurening og skader ved at falde ned i brønden. En mere moderne metode, der kaldes “caissoning”, anvender armeret beton eller præfabrikerede brøndringe af almindelig beton, som sænkes ned i hullet. Et brøndgraverhold graver under en skærering, og brøndsøjlen synker langsomt ned i grundvandsmagasinet, samtidig med at holdet beskyttes mod sammenstyrtning af brøndboringen.
Håndgravede brønde er billige og lavteknologiske (sammenlignet med boringer), da de hovedsagelig anvender manuel arbejdskraft til at få adgang til grundvand i landdistrikterne i udviklingslandene. De kan bygges med en høj grad af deltagelse fra lokalsamfundet eller af lokale iværksættere, der har specialiseret sig i håndgravede brønde. Det er lykkedes at grave dem ned til 60 meter (200 fod). De har lave drifts- og vedligeholdelsesomkostninger, bl.a. fordi vandet kan udvindes ved hjælp af håndboring uden pumpe. Vandet kommer ofte fra et grundvandsmagasin eller grundvand og kan let uddybes, hvilket kan være nødvendigt, hvis grundvandsspejlet falder, ved at teleskopere foringen længere ned i grundvandsmagasinet. Udbyttet af eksisterende håndgravede brønde kan forbedres ved at uddybe dem eller indføre lodrette tunneller eller perforerede rør.
Ulemperne ved håndgravede brønde er mange. Det kan være upraktisk at håndgrave brønde i områder med hård klippe, og selv i gunstige områder kan det være tidskrævende at grave og udlægge brønde, selv i gunstige områder. Da de udnytter lavvandede grundvandsmagasiner, kan brønden være udsat for udsving i udbyttet og mulig forurening fra overfladevand, herunder spildevand. Håndgravede brønde kræver generelt et veluddannet byggehold, og kapitalinvesteringen i udstyr som f.eks. betonringforme, tungt løfteudstyr, forskalling af brøndskakten, motoriserede afvandingspumper og brændstof kan være stor for folk i udviklingslandene. Anlæg af håndgravede brønde kan være farligt på grund af sammenstyrtning af brøndboringen, nedfaldende genstande og kvælning, herunder fra afvandingspumpens udstødningsgasser.
The Woodingdean Water Well, der blev håndgravet mellem 1858 og 1862, er den dybeste håndgravede brønd på 392 meter (1.285 ft). The Big Well i Greensburg, Kansas, er verdens største håndgravede brønd med en dybde på 33 m (109 fod) og en diameter på 9,8 m (32 fod). Josephs brønd i Cairo Citadel på 280 fod (85 m) dyb og Pozzo di S. Patrizio (Sankt Patrizios brønd), der blev bygget i 1527 i Orvieto, Italien, på 61 meter (200 ft) dyb og 13 meter (43 ft) bred, er dog begge større i forhold til volumen.
Drivende brøndeRediger
Drivende brønde kan meget enkelt anlægges i ukonsolideret materiale med en brøndhulskonstruktion, som består af et hærdet drivpunkt og en skærm (perforeret rør). Spidsen hamres simpelthen ned i jorden, normalt med et stativ og en driver, og der tilføjes rørsektioner efter behov. En driver er et vægtet rør, der glider over det rør, der skal drives, og som gentagne gange tabes på det. Når man støder på grundvand, vaskes brønden for sediment, og der installeres en pumpe.
Borede brøndeRediger
Borede brønde oprettes typisk ved hjælp af enten top-head rotary style, table rotary eller kabelværktøjsboremaskiner, som alle anvender borestænger, der drejes for at skabe en skærevirkning i formationen, deraf betegnelsen boring.
Borede brønde kan udgraves ved hjælp af simple håndboringsmetoder (snegleboring, slamning, jetting, drivning, håndpercussion) eller maskinboring (roterende, percussion, nedadgående borehammer). Den mest almindelige metode er dybdeboring med roterende boremaskiner. Rotary kan anvendes i 90 % af formationstyperne.
Borede brønde kan hente vand fra et meget dybere niveau end gravede brønde kan – ofte ned til flere hundrede meter.
Borede brønde med elektriske pumper anvendes i hele verden, typisk i landdistrikter eller tyndt befolkede områder, selv om mange byområder delvis forsynes af kommunale brønde. De fleste maskiner til boring af lavvandede brønde er monteret på store lastbiler, påhængsvogne eller vognvogne med larvebånd. Vandbrønde er typisk mellem 3 og 18 meter dybe, men i nogle områder kan de være mere end 900 meter dybere end 3.000 fod.
Rotationsboremaskiner anvender en segmenteret stålborestreng, der typisk består af 6 m (20 fod) sektioner af galvaniserede stålrør, der er skruet sammen, med et bor eller en anden boreanordning i den nederste ende. Nogle roterende boremaskiner er konstrueret til at installere (ved at drive eller bore) et stålforingsrør i brønden i forbindelse med boringen af selve borehullet. Der anvendes luft og/eller vand som cirkulationsvæske til at fortrænge skærestoffer og køle bits under boringen. En anden form for roterende boring, kaldet mudderrotation, anvender et specielt fremstillet mudder eller borevæske, som konstant ændres under boringen, således at det konstant kan skabe tilstrækkeligt hydraulisk tryk til at holde borehullets sidevægge åbne, uanset om der er et foringsrør i boringen. Typisk bliver borehuller, der bores i fast bjergart, først forkapslet, når boreprocessen er afsluttet, uanset hvilket maskineri der anvendes.
Den ældste form for boremaskine er kabelværktøjet, som stadig anvendes den dag i dag. Kablet er specielt designet til at hæve og sænke et bor i borehullet, og borets spudding får boret til at blive hævet og sænket på bunden af hullet, og kablets udformning får boret til at dreje sig med ca. 1⁄4 omdrejning pr. fald og skaber derved en borebevægelse. I modsætning til rotationsboring kræver kabelværktøjsboring, at boreaktionen stoppes, så borehullet kan blive skyllet eller tømt for boreaffald.
Borede brønde er normalt indkapslet med et fabriksfremstillet rør, typisk af stål (ved luftroterende eller kabelværktøjsboring) eller af plast/PVC (ved mudderroterende brønde, som også findes i brønde, der bores i fast bjergart). Foringsrøret er konstrueret ved at svejse segmenter af foringsrøret sammen, enten kemisk eller termisk. Hvis foringsrøret installeres under boringen, vil de fleste boremaskiner drive foringsrøret ind i jorden, efterhånden som boringen skrider fremad, mens nogle nyere maskiner faktisk gør det muligt at dreje foringsrøret og bore det ind i formationen på samme måde som boret, der skrider frem lige under. PVC eller plast er typisk svejset og derefter sænket ned i den borede brønd, vertikalt stablet med deres ender i hinanden og enten limet eller splejset sammen. Foringssektionerne er normalt 6 meter (20 fod) eller mere lange og har en diameter på 15-30 cm (6-12 in), afhængigt af brøndens planlagte anvendelse og de lokale grundvandsforhold.
Overfladeforurening af brønde i USA kontrolleres typisk ved hjælp af en overfladetætning. Der bores et stort hul til en forudbestemt dybde eller til en afgrænsende formation (f.eks. ler eller grundfjeld), hvorefter et mindre hul til brønden færdiggøres fra dette punkt og frem. Brønden er typisk forkapslet fra overfladen og ned i det mindre hul med et foringsrør, der har samme diameter som hullet. Det ringformede rum mellem det store borehul og det mindre foringsrør fyldes med bentonit, beton eller andet tætningsmateriale. Dette skaber en uigennemtrængelig forsegling fra overfladen til det næste begrænsende lag, som forhindrer forurenende stoffer i at bevæge sig ned langs foringens eller borehullets ydervægge og ind i grundvandsmagasinet. Desuden er brønde typisk afdækket med enten et konstrueret brønddæksel eller en forsegling, der lukker luft ud gennem en skærm ind i brønden, men forhindrer insekter, små dyr og uautoriserede personer i at få adgang til brønden.
I bunden af brønde efterlades der, afhængigt af formationen, en skærm, en filterpakke, et slidset foringsrør eller et åbent borehul for at tillade vandgennemstrømning i brønden. Konstruerede skærme anvendes typisk i ukonsoliderede formationer (sand, grus osv.), så vand og en procentdel af formationen kan passere gennem skærmen. Ved at lade noget materiale passere igennem skabes der et stort område, der filtrerer resten af formationen, idet mængden af materiale, der kan passere ind i brønden, langsomt aftager og fjernes fra brønden. Klippebrønde er typisk indkapslet med en PVC-foring/foring og en skærm eller en slidset foring i bunden, som for det meste kun er til stede for at forhindre sten i at trænge ind i pumpeaggregatet. I nogle brønde anvendes en filterpakningsmetode, hvor en underdimensioneret skærm eller et slidset foringsrør anbringes inde i brønden, og et filtermedium pakkes rundt om skærmen mellem skærmen og borehullet eller foringsrøret. Dette gør det muligt at filtrere vandet for uønskede materialer, inden det kommer ind i brønden og pumpeområdet.
-
Et automatiseret vandbrøndsystem, der drives af et jet-pumpe
-
Et automatiseret vandbrøndsystem drevet af en dykpumpe
-
Et vandbrøndsystem med en cisterne
-
Et vandbrøndsystem med en trykcisterne
-
En sektion af en skærmbrønd af rustfrit stål